論文開題：激光光束整形光學系統(tǒng)像差分析與評價

激光光束整形光學系統(tǒng)像差分析與評價

學院：機電學院

專業(yè)：測控技術與儀器

激光光束整形光學系統(tǒng)像差分析與評價
1：選題依據(jù)
1.1選題目的與研究意義
在激光技術的許多應用領域中, 光束質(zhì)量至關重要。激光材料加工, 光學信息處理、存儲和記錄,激光的醫(yī)學臨床應用等領域, 都對光束質(zhì)量有較高的要求。在很多應用中, 希望激光束是均勻分布。因此, 對激光光束進行整形變得尤為重要, 由此產(chǎn)生了多種激光光束整形技術。近年來, 激光光束整形技術成為研究的熱點。
迄今已經(jīng)發(fā)展了多種激光束空間整形技術, 有些技術已經(jīng)成功地應用到固體激光器和氣體激光器的光束整形中, 輸出光束質(zhì)量較以前有很大提高。其中, 激光擴束鏡元件以其強大的功能在光束空間整形上將有著廣泛的應用前景。如何得到能量利用率高、均勻化程度好的光束將是空間整形技術的發(fā)展目標。目前, 激光束空間整形的研究繼續(xù)向縱深發(fā)展, 隨
……（新文秘網(wǎng)http://m.jey722.cn省略633字，正式會員可完整閱讀）……　
況下,激光器發(fā)射多模激光束,其強度分布復雜 , 甚至隨時間變化。Dickey 等人提出的微透鏡陣列整形系統(tǒng)很好的解決了多模激光束的整形問題。他們依靠光束的分割和子束的疊加達到整形目的,消除了入射激光光強分布不均勻的影響。但該方法也存在一些缺陷,比如子束的疊加會在靶面產(chǎn)生干涉斑紋,影響整形質(zhì)量。
衍射光學元件diffractive optical elements DOE 具有許多傳統(tǒng)光學元件不具備的特點。例如它薄而輕,有利于促進 系統(tǒng)的小型化、陣列化和集成化。自 20 世紀 80 年代以來得 到了廣泛關注。衍射光學元件具有較高的衍射效率(僅對純 相位元件而言) ,能夠?qū)崿F(xiàn)任意的波面變換 ,在光束整形方面 有著廣泛的研究前景。
以上幾種整形方法都是針對特定的光束參數(shù)設計的。通常情況下,我們希望系統(tǒng)具有更好的通用性 ,即系統(tǒng)的透過率能夠根據(jù)光束參數(shù)的變化而調(diào)整。美國勞倫茲•利弗莫爾國家實驗室提出了雙折射透鏡組整形系統(tǒng)很好的解決了這個問題。他們的系統(tǒng)可以通過轉(zhuǎn)動雙折射透鏡主軸方向來調(diào)整系統(tǒng)的透過率。一種更為靈活的光束整形器件是液晶空間光調(diào)制器 ,它可以通過計算機來實時控制系統(tǒng)的透過率 ,也被稱為可編程的光電型衍射光學元件。
還有一種比較特殊的光束變換器件是圓錐鏡（ a*icon)。它能將入射平面波整形為錐面波 ,可以無衍射 ( nondiffractive) 的傳播很遠的距離。這里所說的無衍射是指中心光斑尺寸不隨傳播距離的增加而擴大。這種無衍射光束在工程技術中有重要應用。而且圓錐鏡與其它元件結合,還可實現(xiàn)多種整形方面的要求。
2：設計的目標與方案
2.1設計的主要內(nèi)容
（1）基于軸棱錐構建激光光束整形變換系統(tǒng) （2）對整形光學系統(tǒng)進行像差分析，并優(yōu)化。
2.2擬解決的關鍵問題
（1）利用zema*光學設計軟件對光學系統(tǒng)進行設計 （2）在zema*中分析系統(tǒng)像差，并根據(jù)分析結果對系統(tǒng)進行參數(shù)優(yōu)化 2.3主要研究方法與路線
A•用軸棱錐搭建光學系統(tǒng)
軸棱錐是一種特殊的光束轉(zhuǎn)化器件，它能將入射平面波整形為錐面波 ,可以無衍射 ( non2 diffractive) 的傳播很遠的距離。這里所說的無衍射是指中心光斑尺寸不隨傳播距離的增加而擴大。
依據(jù)階變折射率軸棱錐產(chǎn)生局域空心光束的方案來設計光學系統(tǒng)，搭建一個可以得到在空間均勻分布的整形光束，在對所得結果進行像差分析，調(diào)整光學元件參數(shù)，最終得到理想的光束。
B．用ZEMA*仿真軟件進行整形后的激光光束性能分析、評價。
3：設計的特色與創(chuàng)新點
軸棱錐能將入射平面波整形為錐面波 ,可以無衍射 ( non2 diffractive) 的傳播很遠的距離。無衍射是指中心光斑尺寸不隨傳播距離的增加而擴大。這種無衍射光束在工程技術中有重要應用。而且圓錐鏡與其它元件結合,還可實現(xiàn)多種整形種整形方面的要求。

5：預期成果及形式
通過自行設計的光學系統(tǒng)，使入射的激光光束可以呈均勻分布，并對系統(tǒng)像差進行分析與評價。用仿真軟件實現(xiàn)，無硬件。
6：進度安排
1～2周 查閱相關資料，學習ZEMA*軟件；
3～4周 翻譯英文材料；
5～6周 理解任務要求，學習像差理論知識，并繼續(xù)查閱相關資料
7～8周 完成主 ……（未完，全文共2798字，當前僅顯示1779字，請閱讀下面提示信息。收藏《論文開題：激光光束整形光學系統(tǒng)像差分析與評價》）